Contribution à l'utilisation de méthodes particulaires en métallurgie d'élaboration sous vide

Contribution to the use of particle methods in process metallurgy

• Auteur / Autrice : Hervé Duval
• Direction : Denis Ablitzer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ingénierie des matériaux
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de science et génie des matériaux et de métallurgie (Nancy ; ....-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation par ordinateur

Loi des phases et équilibre

Composition chimique

Alliages

Métallurgie sous vide

Gaz, Théorie cinétique des

Mots clés libres

Dépot sous vide

Arc électrique

Métal liquide

Phase gazeuse

Vacuum deposition

Electric arc

Liquid metal

Gas phase

Résumé

Les phénomènes d'interaction entre le métal liquide (ou solide) et l'atmosphère raréfiée conditionnent la composition chimique de l'alliage élaboré. L’étude et la modélisation du comportement de la phase gazeuse apparaissent donc essentielles. Le caractère fortement hors équilibre de la phase gazeuse exclut une approche hydrodynamique et impose une approche plus fine dite cinétique. Les équations d'évolution associées sont résolues à l'aide de méthodes numériques spécifiques dites particulaires. Cette approche est tout d'abord appliquée au processus d'évaporation dans les procédés de fusion sous vide par induction ou par bombardement électronique : le transport de la vapeur est décrit par l'équation de Boltzmann qui est simulée à l'aide de la méthode FPM (Finite Pointset Method). Après une validation sur des cas académiques d'évaporation puis sur des essais expérimentaux, le modèle est utilisé pour simuler l'effet de faibles pressions de gaz incondensable sur le flux net d'évaporation. En particulier, dans le cas traité, une pression de gaz incondensable de l'ordre de 7 Pa permet de réduire le flux net d'évaporation de moitié. Enfin est étudié le cas plus complexe du plasma d'arc dans le procédé de refusion à l'arc sous vide. Un modèle cinétique du plasma au voisinage d'un spot cathodique est proposé et appliqué au cas d'un arc à cathode de nickel.